Co je to efekt potenciálně indukované degradace (PID) a jak se mu vyhnout?

Obsah:

1. Co je to efekt potenciálně indukované degradace (PID) u solárních panelů?
2. Proč dochází k efektu potenciálně indukované degradace (PID)?
3. Jak detekovat efekt potenciálně indukované degradace (PID)?
4. Jak předcházet efektu potenciálně indukované degradace (PID)?

Co je to efekt potenciálně indukované degradace (PID) u solárních panelů?

Potenciálně indukovaná degradace (PID) u solárních panelů pramení z významného potenciálního rozdílu mezi polovodičovým materiálem (článkem) a dalšími komponenty modulu, jako je sklo, montáže nebo hliníkový rám. Tato rozdílnost napětí indukuje únik proudu, což vede k migraci negativních a pozitivních iontů. Negativní ionty odcházejí přes hliníkový rám, zatímco pozitivní ionty, zejména ionty sodíku, putují na povrch článku. Tento proces v podstatě "znečišťuje" článek, snižuje jeho fotovoltaický efekt a vede ke ztrátám výkonu. Efekty PID mohou vést k významným ztrátám výkonu, potenciálně až do 20%, a důsledky nejsou okamžitě patrné – projevení těchto efektů může trvat několik měsíců až několik let, než se stanou zřetelnými.

Proč dochází k efektu potenciálně indukované degradace (PID)?

Efekt potenciálně indukované degradace (PID) obvykle nastává při dlouhodobém používání fotovoltaických solárních systémů, zejména v prostředí s vysokou teplotou a vysokou vlhkostí.

Vysoká teplota a vlhkost:

Vysoká teplota a vlhkost jsou hlavními spouštěči potenciálně indukované degradace (PID) u solárních panelů. Zvýšená vlhkost vede k hromadění vlhkosti na povrchu panelu, čímž se vytváří vodivé cesty a dochází k rozdílům v potenciálu a efektům PID. Navíc zvýšená vlhkost podporuje migraci nosičů náboje, což vede k nerovnoměrnému rozložení proudu a následnému poklesu výkonu.

S rostoucí teplotou dochází ke změnám vlastností polovodičů, zvýšené mobilitě elektronů a urychlené tvorbě potenciálních rozdílů, což zhoršuje efekty PID a nakonec vede k degradaci materiálu uvnitř solárních panelů. Kombinovaný dopad zvýšené vlhkosti a teploty tyto efekty zintenzivňuje, přičemž vlhkost usnadňuje adsorpci vodní páry a vysoké teploty urychlují vypařování, čímž se zvyšují potenciální rozdíly.

Konfigurace systému:

Konfigurace fotovoltaického systému, včetně uzemnění, typu modulu a typu článku, hraje významnou roli u PID. Potenciální napětí a polarita modulu ovlivňují výskyt PID. Tato závislost je ovlivněna polohou panelu v poli a uzemněním systému. Typicky je PID spojován s negativním napěťovým potenciálem vůči zemi, což činí panel s vyšším negativním nábojem náchylnější k rizikům PID.

Zatížení na Skleněném Povrchu:

Pokud skleněný povrch solárního panelu nese zatížení, jako je prach nebo jiné kontaminanty, může to zvýšit potenciální rozdíl a vést k efektu PID.

Různé faktory související se zatížením na solárních panelech přispívají k efektu potenciálně indukované degradace (PID). Povrchové tlumení indukované zatížením vytváří tenký film na skle, zvyšuje povrchové tlumení a brzdí migraci náboje. To koncentruje potenciální rozdíly na povrchu, narušuje rovnoměrné rozložení elektronů a zvyšuje rizika PID. Změny optických vlastností indukované zatížením, jako je změněná absorpce světla, vedou k nerovnoměrné absorpci, čímž vznikají lokální potenciální rozdíly zhoršené silným slunečním světlem. Zatížení ovlivňuje tepelnou vodivost, způsobuje lokální teplotní variace, urychluje migraci elektronů a zvyšuje potenciální rozdíly, zejména při přímém slunečním světle. Zatížení absorbuje vlhkost a vytváří vodivý kanál, čímž urychluje PID. Časté čištění je nezbytné pro snížení potenciálních rozdílů, udržení výkonu panelu a snížení pravděpodobnosti PID způsobené zatížením.

Jak detekovat efekt potenciálně indukované degradace (PID)?

Pro zjištění, zda jsou solární panely ovlivněny PID, lze provést test I-V křivky. PID snižuje výkon solárních panelů snížením shuntového odporu v elektrickém modelu (viz obrázek 1). To odpovídá zvýšení únikového proudu, což vede ke snížení výstupního proudu (a tím i celkové výstupní kapacity) a ovlivňuje I-V křivku, jak je znázorněno na obrázku 2.

Obrázek 1: Model solárního panelu s jednou diodou

Obrázek 2: Srovnání I-V křivky mezi PV modulem ovlivněným PID a neovlivněným PID

Norma IEC 62804 byla stanovena pro hodnocení schopnosti solárních panelů vydržet vysoká napětí bez degradace. Předepsaný přístup zahrnuje vystavení solárních panelů stejnosměrnému napěťovému zkreslení 1000 V za podmínek 85% relativní vlhkosti a teploty 60 ºC po dobu 96 hodin. Graf ilustruje hodnocení Pmpp/W (kde Pmpp představuje maximální výkon panelu), doprovázené obrázky panelu zobrazující elektroluminiscenci jak před, tak i po testu.

Vizuální zobrazení výše ukazuje, že během PID testu došlo k poklesu výkonu PV systému přibližně o 25 %. Podle normy IEC 60924 by toto snížení nemělo přesáhnout 5 %, aby splňovalo stanovené požadavky. Ačkoli mohou existovat rozdíly mezi solárními panely, je důležité poznamenat, že tato norma byla stanovena na základě rozsáhlého testování různých typů PV panelů.

Jak předcházet efektu potenciálně indukované degradace (PID)?

Výskyt efektů PID je obvykle ovlivněn řadou environmentálních a provozních faktorů. Aby byla zajištěna stabilita a výkon systému solárních panelů, je nutné přijmout řadu opatření pro prevenci a zmírnění dopadu efektu PID.

Používejte solární panely s anti-PID technologií:

Vyberte solární panely s anti-PID vlastnostmi. Někteří výrobci používají unikátní technologie článků k zmírnění nebo potlačení výskytu efektů PID, jako jsou HJT solární panely.

HJT (Heterojunction with Intrinsic Thin layer) solární panely společnosti Maysun efektivně brání potenciálně indukované degradaci (PID) díky strategickému použití vrstvy Transparent Conductive Oxide (TCO) filmu na skleněném povrchu. Tato vrstva TCO brání polarizaci náboje, strukturálně zabraňuje PID degradaci. Vedle heterojunkčního designu a intrinsické tenké vrstvy minimalizují HJT solární panely společnosti Maysun migraci náboje, snižují nerovnoměrné rozložení proudu a efektivně zmírňují rizika PID, zajišťujíce zvýšenou stabilitu v náročných prostředích. Navíc jsou tyto panely certifikovány Solar Module Test Module PID Resistance-IEC 62804, což zaručuje vynikající kvalitu.

Solární panely HJT společnosti Maysun byly distribuovány do několika evropských zemí. Zákazníci sdíleli svou spokojenost s impozantním výkonem a spolehlivostí solárních panelů HJT od Maysun.

Optimalizace návrhu systému:

Optimalizovaný návrh systému je dalším klíčovým faktorem v prevenci efektů PID. Optimalizujte návrh systému následujícími způsoby:

Maximum Power Point Tracker (MPPT): Technologie MPPT pomáhá zajistit, že panely pracují na maximálním výkonovém bodě za různých světelných podmínek, což snižuje riziko nerovnoměrného rozložení proudu a zpomaluje výskyt efektu PID.

Technologie vyrovnávání proudu: Zavedení technologie vyrovnávání proudu pomáhá udržovat rovnoměrné rozložení proudu mezi panely, čímž snižuje možnost vzniku efektů PID způsobených potenciálními rozdíly.

Ochranné povlaky:

Aplikace prachových, vodních par a znečištění odolných ochranných povlaků na povrchu solárních panelů může zmírňovat útok povrchových kontaminantů na panely a snižovat riziko efektů PID.

Tyto povlaky mohou zahrnovat:

Povlaky odolné proti prachu: Zpomalují usazování prachu a udržují povrch panelu čistý.

Povlaky odolné proti vodním parám: Zabraňují pronikání vodních par a snižují vliv vlhkosti na potenciální rozdíly.

Antipolutační povlaky: Sníží přilnavost mastnot, ptáčího trusu a dalších znečišťujících látek a udržují optickou průhlednost povrchu.

Pravidelné čištění:

Pravidelné čištění povrchu solárních panelů je klíčovým opatřením pro udržení výkonu systému. Odstranění prachu, listí, ptáčího trusu a dalších zatížení pomáhá udržet čistý povrch a snižuje tvorbu potenciálních rozdílů. Pravidelné čištění také pomáhá udržovat světelnou propustnost panelu a zlepšovat účinnost absorpce světla.

Navíc, PID je často reverzibilní. Pokud dojde k PID, jednou z metod zmírňování je uzemnění DC záporného terminálu měniče, aby se zabránilo negativním napětím na řetězci. Tento přístup je účinný, pokud měnič umožňuje takovou operaci a jsou provedena všechna nezbytná návrhová opatření. Další strategií zmírňování je použití „anti-PID boxů“ umístěných mezi řetězcem a měničem. Tyto boxy invertují potenciál aplikovaný měničem, aby kompenzovaly negativní napětí na ovlivněných solárních panelech. Jejich účinkem je postupná změna polarizace každého řetězce v čase, čímž se snižuje pravděpodobnost PID a umožňuje každému modulu „zotavit“ se z negativního potenciálu, který zažil.

Od roku 2008 se společnost Maysun Solar věnuje výrobě špičkových solárních panelů. Prozkoumejte náš rozmanitý sortiment, včetně polovičních, MBB, IBC, HJT a střešních solárních panelů dostupných ve stříbrném, plně černém, černém rámu a sklo-sklo provedeních. Panely se pyšní vynikajícím designem a mimořádným výkonem, který zlepšuje estetiku každé budovy. S etablovanými kancelářemi, sklady a trvalými partnerstvími s předními instalatéry v mnoha zemích je společnost Maysun Solar důvěryhodnou volbou. Pro dotazy týkající se fotovoltaických panelů nebo nejnovějších ceníků solárních panelů nás neváhejte kontaktovat; rádi vám pomůžeme.

Reference:

Greensolver, & Greensolver. (2021b, November 26). Potential Induced Degradation (PID) – What is it? – Greensolver. Greensolver.

Admin-D3v. (2020, July 6). LID vs PID: What’s degrading your solar panels? Raycatch | AI Diagnostics for Solar Energy.

Was ist der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) von Solarmodulen? (n.d.). Was Ist Der PID-Effekt (Potential Induced Degradation) Von Solarmodulen?

Causes and solutions of the potential Induced Degradation (PID) effect in PV modules – Technical articles. (2020, July 9).

Můžete také číst: